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月球基地3D打印盘点

来源:admin

江苏激光联盟导读:


发表在 Additive Manufacturing 上的《Determining the feasible conditions for processing lunar regolith simulant via laser powder bed fusion》第一作者Leonardo Caprio博士是米兰理工大学先进智能制造候选人,他表示为了使激光打印月球尘埃技术从原型系统转移到太空应用,基于有效激光源的稳定系统架构至关重要。


对月球和空间探索的新兴趣促进了旨在更有效地利用现有资源的技术的发展。增材制造(AM)已被确认为在地外调查过程中实现现场资源利用(ISRU)的技术。与空间探索有关的主要挑战之一是开发能够利用地球外环境中可用的少量资源的生产技术。这种空间制造方法将这些新颖的生产路线的灵活性和设计自由与使用月球本地原料相结合。考虑到这一目标,在不同的增材制造领域内一直在进行研究。最显著的结果是使用D-Shape Technology,这是一种获得专利的粘合剂喷射系统,通过该系统,连续的原料粉末层通过液体粘合剂连接在一起,然而该液体粘合剂的组成尚未公开。


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▲D-Shape打印机


下图为D-Shape打印机建造出来的物品:

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▲英国的Monolite为欧空局的三维打印月球基地研究提供了D-Shape打印机,在一个6米的框架上安装了一个移动打印喷嘴阵列,用于将粘合溶液喷洒到一种沙状建筑材料上。3D“打印输出”是一层一层地建立起来的——该公司更典型地使用其打印机来制作雕塑,并致力于人造珊瑚礁,以帮助保护海滩免受强海浪的侵袭。首先是含有氧化镁的模拟月球材料——把它变成“纸”来打印。然后,对于结构性“墨水”,使用一种结合盐,将材料转化为石头状固体。图片来源:欧空局




欧洲航天局对月球基地利用月球当地材料使用3D打印机来建造的探索早自2013年。2018年欧洲航天局还曾向全世界征集想法,在月球基地最想3D打印的家中物品是什么,以使月球基地能变得像家一样。



2018年欧洲航天局向全世界征集在月球上需要3D打印的物品的想法使月球基地变得像家一样



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奥地利的Lithoz利用模拟月球风化层生产的三维打印陶瓷产品,他是研究月球基地三维打印的城市联盟成员。灰色项目是尚未烧结(烘烤)的“绿色”项目,而浅棕色项目已经烧结。图片来源:欧洲航天局



在欧洲航天局基本活动的支持下,由德国OHB System AG牵头的URBAN财团,法国极端环境专家Comex和奥地利太空设计公司Liquifer Systems Group共同运营的“利用三维打印技术构想月球基地”项目得到了支持。


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图片来源:RegoLight,可视化:Liquifer Systems Group,2018年


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用3D打印制作的月球基地。图片来源:欧空局


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用3D打印概念建造的多圆顶月球基地。组装完成后,充气圆顶被机器人覆盖上一层3D打印的月球浮土,以帮助保护宇航员免受空间辐射和微流星体的伤害。图片来源:欧空局



降低与空间探索相关的供应链成本和时间是主要驱动因素,这促使意大利米兰理工大学机械工程学院和航空航天科学技术学院联合研究3D打印月球浮土模拟物(NU-LHT-2M)的可行性。


目前只有Abbondanti Sitta和Lavagna研究了月球球风化层模拟物NU–LHT–2M的LPBF。粉末床熔融AM工艺的原料是月球风化层模拟物NU–LHT–2M,粉末的形态见下图。Abbondanti-Sitta和Lavagna发表了接收粉末的原始粒度测定。


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用扫描电子显微镜在(a)低和(b)高放大率下捕获的浮土模拟物NU-LHT-2M的形态。


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a)在碳钢底板上进行3D打印月球风化层模拟物NU-LHT-2M的初步测试,以及(b)其SEM图像。图片来源:米兰理工大学


如果我们考虑到空间活动和卫星数据对我们日常生活的影响,我们可以看到空间是一个不断增长的有利因素。三维打印机和增材制造当应用于月球风化层等元素可以通过就地资源利用(ISRU)为新的月球任务做出贡献,但也可能有助于我们了解如何改善对陆地资源的管理。


本文为江苏省激光产业技术创新战略联盟原创作品,如需转载请标明来源,谢谢合作支持!


本文来源:DOI: 10.1016/j.addma

参考文献:L. Abbondanti Sitta, M. Lavagna 3D printing of moon highlands regolith simulant 69th Int. Astronaut. Congr. (2018), pp. 1-7


点击下载原文:1-s2.0-S221486041931139X-main.pdf


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